浅谈智能照明系统在仓库厂房的应用
程瑜
【摘要】在**大力提倡节能减排，建设节能型、数字智能化工厂企业背景下，国内、外各大工厂企业正积推动厂房智能照明系统来替代传统照明。本文以阿联酋阿布扎比哈里发港场站项目一期工程为背景，阐述了智能照明系统在仓库厂房的应用。本系统利用有线网络平台，智能灯具控制器、管理平台等结合厂房现场工作情况搭建智能照明控制系统。通过平台软件对灯具进行区域划分，实现分区智能控制，大大减少了灯具在自然光充足的条件下以及无人工作的区域，灯具持续高亮度工作带来的电能浪费。与此同时，可通过本系统来实现灯具状态查看及故障推送，大提高工作效率，降低人力成本。
【关键词】智能控制；仓库；节能；分区控制
0引言
对于工厂企业来说，照明用电是*基本的用电需求，而照明质量的好坏对劳动生产率、产品质量、生产安全等都有着直接的关系。作为生产重地的工业厂房，由于其结构高大、照明空间大、灯具数量多、电能消耗大等多个特点，决定了其高光效、恒照度及智能照明的需求。由于厂房建筑较高、面积较大，大面积的线缆铺设以及灯具开关的人工控制都将十分不便，所以搭建和应用智能照明系统就变得特别重要。本文对智能照明系统进行了简介，对系统的需求进行了分析，探讨了系统总体设计，阐述了智能照明系统在仓库厂房的应用[1]。
1系统组成
本系统采用软件平台产品、智能灯具控制器产品及多通道控制器产品组合形式来实现照明智能控制。整个系统由软件平台、智能灯具控制器、多通道控制器及红外感应器组成，照明管理平台与智能灯具控制器之间的连接方式为光纤，智能灯具控制器与多通道控制器之间的连接方式为RS485通讯,控制命令响应时间<1s，故障检测延误时间<5s，系统结构如图1所示。
1.1照明管理平台
照明管理平台由本地服务器和客户端软件两部分构成。对整个系统的运行情况进行监控，提供操作界面，实现人机交互等，并通过智能灯具控制器和多通道控制器对LED灯具进行控制。同时，平台还具有灯具实时状态展示、分区管理、能耗统计、故障处理、灯具设备管理、用户权限设置、系统升级等功能，管理平台可支持智能灯具控制器数量≤500套，智能灯具控制器支持多通道单灯控制器的数量≤500套[2]。
1.2智能灯具控制器
智能灯具控制器处于软件管控平台与多通道控制器之间，预处理和下发软件管控平台发送过来的操作指令，不间断监测前端灯具状态并按一定策略上报实时状态、能耗等数据，总体起到数据中转作用。同时具有人机界面，可自动/手动切换控制方式，显示智能灯具控制器和LED灯具的状态信息，并支持操作员在现场对LED灯具进行手动控制，手动控制优先级*高[3]。
1.3多通道控制器
多通道控制器向上连接智能灯具控制器，接收智能灯具控制器的指令，向下连接接触器，用于控制每路分区下LED照明灯具的开启和关闭。多通道控制器还内置故障检测单元，可实时对各路分区下的LED照明灯具进行状态监测，一旦LED照明灯具发生故障，可将故障信息上报至智能灯具控制器，进而推送至管理平台接收端[4]。
1.4红外感应器
红外传感器是杰瑞智能传感器中的其中一种，其通过红外探头探测人体所发出红外线，并基于此，控制线路的通断电，实现人体感应开关控制[5]。
2厂房分区控制及管理
2.1仓库区
本系统依据《GB50034-2013建筑照明设计标准》要求，并结合实际仓库照明设备布局，等比例定制出一套仓库照明实时状态及控制图，如图3所示，便于照明管理人员可视化图形化管理仓库内的照明设备。图中红框内的一个小圆圈表示一个LED灯，LED顶灯的状态有四种：开灯、关灯、故障、离线，LED灯的亮度值设置只有2种：0%或100%，0%表示关灯，100%表示开灯。红色框表示一个分组，每个分组上有10盏左右LED顶灯，每个分组是*小控制单元，每个分组占用一个多通道控制器中的一路控制通道，每个分组下灯具只能一起进行开闭。点击红框内任意区域即可控制此分组灯具。每套多通道控制器*多可控制6路灯具，多通道控制器通过控制交流接触器实现每路灯具的开闭。
将厂房划分为5个分区，每个分区设置一个总开关，可以一键开关整个分区的灯。管理平台放置在办公室，智能灯具控制器及多通道控制器放置于各垮的配电箱中。平台与终端设备（智能灯具控制器+多通道控制器）通过光纤进行通讯。
厂房分区1共需控制，TypeB型灯具16路，TypeC型灯具2路，TypeA型灯具1路，TypeH型灯具2路，即共需控制21路。即需1套智能照明控制机（智能灯具控制器+控制柜），4套多通道控制器。
厂房分区2共需控制，TypeB型灯具14路，TypeC型灯具2路，TypeA型灯具1路，TypeH型灯具2路，即共需控制19路。即需1套智能照明控制机（智能灯具控制器+控制柜），4套多通道控制器。
厂房分区3共需控制，TypeB型灯具12路，TypeC型灯具1路，TypeA型灯具2路,TypeH型灯具2路，即共需控制17路。即需1套智能照明控制机（智能灯具控制器+控制柜），4套多通道控制器。
厂房分区4共需控制，TypeB型灯具12路，TypeC型灯具1路，TypeA型灯具1路，TypeH型灯具2路，即共需控制16路。即需1套智能照明控制机（智能灯具控制器+控制柜），3套多通道控制器。
厂房分区5共需控制，TypeB型灯具14路，TypeC型灯具1路，TypeA型灯具1路，TypeH型灯具2路，即共需控制18路。即需1套智能照明控制机（智能灯具控制器+控制柜），4套多通道控制器。
CFS1号库共需5套智能照明控制机、19套多通道控制器完成远程开关控制。
2.2 办公区
红色框表示一个分组，每个分组上有 10 盏左右 LED 顶灯，每个分组是*小控制单元，每个分组占用一个多通道控制器中的一路通信通道，每个分组下灯具只能一起进行开闭。点击红框内任意区域即可控制单个分组。每套多通道控制器*多可控制 6 路灯具，多通道控制器通过控制交流接触器实现每路灯具的开闭。 办公区根据 1 个配电箱划分为 21 个分组，办公区共需 1 套智能灯具控制器、4 套多通道控制器、58 套红外感应器完成照明开关控制，分组如下图所示。
3系统功能
3.1控制模式
该系统中，每个分区上可有10盏LED顶灯（数量根据现场设备安装情况），每个分区是*小控制单元，每个分区占用多通道控制器中的一路通道。该系统具有分区控制、分组控制、手动控制、预案控制、故障降级6种控制方式。（1）分区控制：在软件管控平台和智能灯具控制器上，均可实现厂房内任意分区的照明控制。（2）分组设置及控制：将分区灯具进行任意分组，实现分组灯具的整体控制[6]。（3）手动控制：现场通过智能灯具控制器进行手动控制，此控制模式优先级*高。（4）预案控制：系统通过预先设置的方案，对任意分区或分组灯具进行定时开关灯操作。（5）故障降级控制：出现任何一种通信故障或设备故障，相关灯具进入故障降级状态，满功率工作。（6）感应控制：该系统采用红外感应器，在作业区域内实现“人在灯亮，人走灯熄”的功能。同时，通过智能灯具控制器的控制，确保白天灯管处于关闭状态[7]。
3.2管理功能
整个系统具有节电统计、故障预测、故障统计、故障检测与报警、维修管理、运行状态检测、预案管理等多种管理功能，系统运行状况良好。（1）节电统计：可对任意分区、分组灯具进行电量统计，并在管理平台进行分析、显示及存储。（2）故障检测及报警：定时巡检灯具，进行故障检测；对故障灯具进行报警，以PC浏览器弹框报警。（3）故障统计：可对各路灯具运行情况进行统计，并对故障灯具进行分析及通知。（4）维修管理：管理好灯具的维护保养，根据故障种类、生产厂家、型号等进行数据统计。（5）运行状态监测：实时监测所有灯具当前运行状态。（6）预案管理：系统预案运行可进行优先级设置[8]。
4系统优点
（1）开放性信息管理：系统采用B/S设计体系，实现信息系统共享，提高了用户对系统信息管理的效率。（2）可扩展性强：该系统采用模块化技术架构，具有良好的持续升级和功能扩展能力，能够随着技术的发展和用户功能需求的变化而持续升级[9]。（3）多种设置方式：可支持PC客户端和现场手动控制，现场手动控制优先级*高。（4）系统容量大：系统*多可接入500套智能灯具控制器。（5）通信实时*：采用光纤及485有线传输，灯控响应迅速[10]。
5安科瑞智能照明控制系统
5.1概述
ALIBUS智能照明产品采用RS485总线技术，技术成熟可靠，安全稳定。开关驱动器具备独立工作的能力，适用于一些中小型的项目；模块化设计，可以任意拼接扩展，同时预留I/O口以及Modbus接口，还可以满足与AcrelEMS企业微电网管理云平台进行数据交换。
5.2应用场所
适合于各类智能小区、医院、学校、酒店，以及体育场所、机场、隧道、车站等大型公建项目的照明控制需求。
5.3系统结构
5.4系统功能
1）实时检测并显示各个模块的在线状态，反馈现场受控回路的开关状态，监控界面按照楼层各分区的布局和回路列表来浏览。
2）当发生模块离线、网关设备掉线或者状态反馈和下发控制命令不一致时会发生故障报警，并将故障报警信息记录并显示在界面中。
3）可以对单个照明回路实现开关控制；每个模块、楼层都有相应的模块控制开关和楼层控制开关，也可以一个模块或者整个楼层实现开关控制。
4）开关驱动器支持过零触发功能，负载（灯具）的分合操作仅在交流电过零时进行；可有效减少电磁干扰以及对电网的冲击，延长灯具与控制装置的寿命。
5）对每个照明回路可以预设掉电状态，当照明电源掉电时，开关驱动器会自动切换到预设的掉电状态；确保重新上电时灯具的开关状态是确定与可控的。
6）拖动调光控件，照明设备从0%到100%进行调光，可以对单个照明回路实现调光控制，调光总控可以对一个模块的照明回路实现调光控制，也可以对多个照明回路实现调光控制，通过图标的亮灭状态反馈现场开关的状态。
7）点击场景控件，打开或者关闭对应场景设置，软件界面上显示不同的场景模式和场景功能，通过图标的亮灭显示对应的场景状态是打开还是关闭。
8）设置定时时间，确认时间点后，对该事件点执行的动作进行设置，设置灯在设定的时间点亮或者灭。
9）系统可以通过预设的当地经纬度信息，自动计算每天的日升日落时间；根据天文时钟控制照明开关，实现日落开灯、日出关灯的功能。
10）所有定时控制计划均可下发保存至驱动模块；当上位机系统故障或模块离线时，驱动模块可以利用自带的RTC时钟维持定时控制计划的正常执行，不影响日常的照明控制效果。
11）系统结构是分布式总线结构；系统内各元件不依赖于其他元件而能够独立工作；系统内各元件可以通过程序的设定实现功能的多样性。
12）预留BA或三方集成平台接口，采用modbus、opc等方式。
5.5设备选型
| 名称 | 型号 | 功能 | 备注 | ||
| 安科瑞智能照明控制系统 | ALIBUS | 可通过控制面板、人体感应、照度感应、微波感应、上位机系统、触摸屏、手机、平板端等多种控制终端实现灵活多样的智能化控制 | |||
| 名称 | 型号 | 上行 | 下行 | 外形尺寸 | 备注 |
| 智能通信管理机 | Anet-1E1S1 | 1路以太网 | 1路RS485 | 140*90*50 | |
| 智能通信管理机 | Anet-1E2S1 | 1路以太网 | 1路RS485 | 140*90*50 | |
| 智能通信管理机 | Anet-2E4S1 | 2路以太网 | 4路RS485 | 168*113*54 | |
| 智能通信管理机 | Anet-2E8S1 | 2路以太网 | 8路RS485 | 168*113*54 |
| 名称 | 型号 | 负载电流 | 安装方式 | 外形尺寸 | 备注 |
| 4路开关驱动器 | ASL220Z-S4/16 | 16A | 导轨式 | 144*90*70 |
1.控制火线 2.每回路额定电流16A 3.磁保持继电器 4.延时控制 5.电流检测 6.定时控制 |
| 8路开关驱动器 | AS220Z-S8/16 | 16A | 导轨式 | 216*90*70 |
1.控制火线 2.每回路额定电流16A 3.磁保持继电器 4.延时控制 5.电流检测 6.定时控制 |
| 12路开关驱动器 | ASL220Z-S12/16 | 16A | 导轨式 | 288*90*70 |
1.控制火线 2.每回路额定电流16A 3.磁保持继电器 4.延时控制 5.电流检测 6.定时控制 |
| 16路开关驱动器 | ASL220Z-S16/16 | 16A | 导轨式 | 360*90*70 |
1.控制火线 2.每回路额定电流16A 3.磁保持继电器 4.延时控制 5.电流检测 6.定时控制 |
| 8路调光驱动器 | ASL220Z-SD8/16 | 16A | 导轨式 | 360*90*70 |
1.控制火线 2.每回路额定电流16A 3.磁保持继电器 4.延时控制 5.0-10V调光 |
| 名称 | 型号 | 性能 | 安装方式 | 外形尺寸 | 备注 |
| 红外感应传感器 | ASL220-PM/T |
3-5m 120° |
嵌入式吸顶 | φ80 | 开孔55mm |
| 微波感应传感器 | ASL220-RM/T |
5-7m 120° |
嵌入式吸顶 | φ80 | 开孔55mm |
| 微动感应传感器 | ASL220-PR/T |
5-7m 120° |
嵌入式吸顶 | φ80 | 开孔55mm |
| IP网关 | ASL200-485-IP | ALIBUSnet/IP | 导轨式 | 14*28*39 |
系统组网元件 监控软件接口设备 |
| 1联2键智能面板 | ASL220-F1/2 | 2组控制指令 | 86盒 | 86*24*86 |
开关 调光 场景 |
| 2联4键智能面板 | ASL220-F2/4 | 4组控制指令 | 86盒 | 86*24*86 | |
| 3联6键智能面板 | ASL220-F3/6 | 6组控制指令 | 86盒 | 86*24*86 | |
| 4联8键智能面板 | ASL220-F4/8 | 8组控制指令 | 86盒 | 86*24*86 |
6结束语
本文通过厂房智能照明系统的设计与应用，为厂房提供了一套完备的照明控制系统，本系统布线及搭建相对简单、检修方便，大大减少了无作业区域灯具持续高亮度工作带来的电能浪费。与此同时，可通过本系统来实现灯具状态查看及故障推送，大提高工作效率、减少灯具开关的人工控制、降低人力成本。目前，随着科技的发展，市场上涌现出了很多更**的照明方案，但本方案仍然是现行厂房*为成熟的一套解决方案，在建设好厂房照明智能控制系统后，将带来可观的经济效益与社会效益。
参考文献
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[2]赵剑锷.照明资源智能配置系统的设计[J].郑州轻工业学院学报(自然科学版),2010(1):151-153.
[3]刘远仲.基于单片机实现智能照明控制系统的设计[J].数码设计,2018,7(8):2.
[4]王辉,温唯理.智能照明系统综述及浅析[J].日用电器,2022(1):80-83.
[5]刘敢峰,谢锋,吴明光.智能照明系统的研制与开发[J].微电子学,2003,33(1):3.
[6]马鹏宇,梁海权,林新建.智能照明系统在工业厂房中的应用[J].机电工程技术,2020,49(1):3.
[7]石华军,李玉梅.谈智能照明控制系统及其在工业厂房照明设计的应用[J].工程建设与设计,2009(006):73-76.
[8]陈萌.智能照明控制技术在工业厂房照明系统中的应用[J].科学与财富,2019,000(026):99.
[9]石华军.谈智能照明控制系统及其在工业厂房照明设计中的应用[J].工程建设与设计,2009(6):4.
[10]范大勇,康军霞.安科瑞智能照明控制系统在工业厂房中的应用[J].电气时代,2019(7):3.
[11]李晋强.智能照明系统在仓库厂房的应用.
[12]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2022年05版.
审核编辑 黄宇
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